一种电磁流量计及其使用方法与流程

本发明涉及流量测量，特别涉及一种电磁流量计及其使用方法。

背景技术：

1、电磁流量计是现代工业中广泛使用的一种流量检测装置，广泛应用于化工、制药、水处理、环保、食品饮料等领域。它是一种基于法拉第电磁感应原理而设计制造的仪器，能够通过对导电液体产生的磁场波动进行测量，来计算出液体的流量。在传统的液体流量测量中，利用机械式流量计或者浮子流量计进行测量，这种方法一般体积大、成本高、精度偏低等问题限制了其在现代工业中的应用。电磁流量计作为新型的流量计，具有操作简单、精度高、适应性强等优点，因而逐渐取代了传统的流量计并在工业现场广泛应用。

2、常规的电磁流量计采用单对电极测量流量，但在实际工作过程中存在流体流量不均匀不对称的情况，现有常规的电磁流量计难以准确测量上述情况下的流体流量。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种电磁流量计及其使用方法，以解决相关技术中现有电磁流量计难以准确检测流体在管道中流量不均匀不对称情况下流量的技术问题。

2、第一方面，提供了一种电磁流量计，包括：

3、测量管道，待测流体流经所述测量管道；

4、励磁单元，所述励磁单元用于向流体施加磁场；

5、多个电极，多个所述电极均匀周向布置在所述测量管道的一个测量截面上，并检测流体流动所产生的感应电动势；

6、控制装置，所述控制装置与多个所述电极电连接，且被配置为：

7、基于测量管道、励磁单元和多个电极建立电磁流量计仿真模型；

8、基于电磁流量计仿真模型将测量截面划分为多个测量区域进行仿真，得到测量截面的区域权函数矩阵；

9、获取测量截面的速度矩阵、区域权函数矩阵、感应电动势矩阵之间的函数关系式；

10、根据函数关系式、仿真得到的区域权函数矩阵和多个电极检测到的感应电动势形成的感应电动势矩阵计算得到测量截面的实际速度矩阵；

11、根据测量截面的实际速度矩阵计算得到测量截面的实际流体流量。

12、一些实施例中，所述获取测量截面的速度矩阵、区域权函数矩阵、感应电动势矩阵之间的函数关系式，包括：

13、获取测量截面的速度矩阵、区域权函数矩阵、感应电动势矩阵之间的函数关系式为：

14、

15、其中，v测量截面的速度矩阵；w为区域权函数矩阵；a为区域面积对角矩阵；u为感应电动势矩阵；b为电磁流量计内部测量平面的平均磁感应强度；a为电磁流量计的内部半径。

16、一些实施例中，所述根据函数关系式、仿真得到的区域权函数矩阵和多个电极检测到的感应电动势形成的感应电动势矩阵计算得到测量截面的实际速度矩阵，包括：

17、采用截断奇异值-吉洪诺夫正则化运算方式求解函数关系式得到测量截面的实际速度矩阵。

18、一些实施例中，所述基于测量管道、励磁单元和多个电极建立电磁流量计仿真模型，包括：

19、使用comsol仿真软件基于测量管道、多个电极和励磁单元建立电磁流量计仿真模型。

20、一些实施例中，所述基于电磁流量计仿真模型将测量截面划分为多个测量区域进行仿真，包括：

21、基于电磁流量计仿真模型将测量截面划分为至少七个测量区域进行仿真。

22、一些实施例中，所述电极的个数为16个。

23、一些实施例中，所述电磁流量计还包括：

24、电极信号处理电路，其设于多个所述电极与所述控制装置之间，所述电极信号调理电路用于对多个所述电极采集的感应电动势信号进行调理后输出至所述控制装置。

25、一些实施例中，所述电极信号处理电路包括dac偏置调整电路和差分放大电路。

26、一些实施例中，所述电极信号处理电路还包括滤波电路和adc转换电路。

27、第二方面，提供了一种电磁流量计的使用方法，包括以下步骤：

28、基于测量管道、励磁单元和多个电极建立电磁流量计仿真模型；

29、基于仿真模型将测量截面划分为多个测量区域进行仿真，得到测量截面的区域权函数矩阵；

30、获取测量截面的速度矩阵、区域权函数矩阵、感应电动势矩阵之间的函数关系式；

31、根据函数关系式、仿真得到的区域权函数矩阵和多个电极检测到的感应电动势形成的感应电动势矩阵计算得到测量截面的实际速度矩阵；

32、根据测量截面的实际速度矩阵计算得到测量截面的实际流体流量。

33、本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

34、本发明实施例提供了一种电磁流量计及其使用方法，其对常规的电磁流量计进行多电极改进，并对电磁流量计进行多区域的划分，然后对所划分区域的区域权函数矩阵进行求解，最后反向带入速度矩阵、区域权函数矩阵、感应电动势矩阵之间的函数关系式，以仿真得到的区域权函数矩阵和多个电极检测到的感应电动势形成的感应电动势矩阵计算得到测量截面的实际速度矩阵，进而得到实际流体流量，可以准确进行流体在管道中不均匀不对称情况下的流量测量，流量检测结果准确可靠。

技术特征：

1.一种电磁流量计，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于，所述获取测量截面的速度矩阵、区域权函数矩阵、感应电动势矩阵之间的函数关系式，包括：

3.根据权利要求2所述的电磁流量计，其特征在于，所述根据函数关系式、仿真得到的区域权函数矩阵和多个电极检测到的感应电动势形成的感应电动势矩阵计算得到测量截面的实际速度矩阵，包括：

4.根据权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于，所述基于测量管道、励磁单元和多个电极建立电磁流量计仿真模型，包括：

5.根据权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于，所述基于电磁流量计仿真模型将测量截面划分为多个测量区域进行仿真，包括：

6.根据权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于：所述电极的个数为16个。

7.根据权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求7所述的电磁流量计，其特征在于：所述电极信号处理电路包括dac偏置调整电路和差分放大电路。

9.根据权利要求7所述的电磁流量计，其特征在于：所述电极信号处理电路还包括滤波电路和adc转换电路。

10.一种使用权利要求1所述的电磁流量计的方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种电磁流量计及其使用方法，涉及流量测量技术领域，包括：测量管道、励磁单元、多个电极和控制装置，多个电极布置在测量管道的一个测量截面上，控制装置被配置为：基于测量管道、励磁单元和多个电极建立仿真模型；基于仿真模型将测量截面划分为多个测量区域进行仿真，得到测量截面的区域权函数矩阵；获取测量截面的速度矩阵、区域权函数矩阵、感应电动势矩阵之间的函数关系式；根据函数关系式、仿真得到的区域权函数矩阵和多个电极检测到的感应电动势计算得到测量截面的实际速度矩阵；根据测量截面的实际速度矩阵计算得到测量截面的实际流体流量。本发明可准确进行流体在管道中不均匀不对称情况下的流量测量，检测结果准确可靠。

技术研发人员：操喜峰,万振刚,朱家铃,杨敏,柳翰,戴晶,李伟,周威,刘敏,冯婷,廖若维,曹武龙
受保护的技术使用者：武汉海王机电工程技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5